TW201308745A - 燃料電池模組（一） - Google Patents

Abstract

提供一種可壓低成本並容易確保氣密性之燃料電池模組。框體係具備有外殼、於與該外殼之間形成間隙之第1內殼，外殼於一端部具有開口部。藉此，包含成為高溫之內部構造(電池堆等)的第1內殼可從長度方向朝開口部而插入至外殼內。

Description

燃料電池模組(一)

本發明係關於一種燃料電池模組。

在以往之燃料電池模組方面，已知有於專利文獻1所示燃料電池用框體收納有改質器與電池堆(cell stack)之構成。此燃料電池用框體係具備有：收納改質器與電池堆之收納室、形成於收納室外側之排氣流路、形成於排氣流路外側之氧化劑流路、以及從上方之氧化劑流路朝向收納室而往下方延伸之氧化劑供給構件。排氣流路係具有：於收納室側方為了使得於電池堆上端部之燃燒部所產生之排氣通過下方之部分、以及於收納室下方收集排氣而排出系統外之部分。此外，氧化劑供給構件係以能進入在水平方向上和電池之積層方向呈正交方向上排列之電池堆間之間隙的方式來配置，且於前端部具有貫通孔而可從該間隙來對各電池堆供給氧化劑。

先前技術文獻

專利文獻1 日本公開特許公報：特開2010-044990

但是，以往之燃料電池模組之框體係以於電池積層方向的兩端側最外面、最外上面的三面形成開口部 的方式來將該三面以外的所有壁部以熔接來一體化，並藉由螺固蓋體來將三面的開口部連同密封材加以密封之構造。如此之構造，為了避免異類材料熔接造成的熔接破裂等不佳情況，故以熔接一體化之壁部全部都必須採用能符合溫度成為最高之最內部的溫度條件之金屬材料。亦即，即使針對原本相較於最內部係於低溫下使用之最外側壁部也必須使用能於高溫下使用之過高品質的材料。此外，此種從最內部到最外部係以熔接一體化之構造，無法輕易地進行檢查，此外，即便察覺當中某一部分發生氣密不良，也有漏洩部位之特定、修理困難之問題。此外，為了對框體全體要求氣密性，於開口部以蓋體密封之部分必須使用昂貴的密封材。以往之燃料電池模組之框體由於開口部存在於三面，而存在許多必須昂貴密封的部分，而有成本變高之問題。此外，尚有氣密性降低、氣密不良部位之特定變得困難之問題。

本發明係為了解決如此之課題所得者，其目的在於提供一種可壓低成本並容易確保氣密性之燃料電池模組。

本發明之燃料電池模組，係具備有：電池堆，係使用含氫燃料以及氧化劑進行發電；以及框體，係收納該電池堆；其特徵在於：該框體係具備有：內殼，係具有包含上面、下面以及相互對向之側面的周壁部，其內部收納該電池堆；以及外殼，係收納該內殼，且於與該內殼之該周壁部之間形成空隙，以該空隙來 形成使得該氧化劑通過之氧化劑流路；該外殼係由長方體狀而1面成為開口部之外殼本體部以及覆蓋該開口部之蓋體所構成；該內殼係從該開口部插入而配置於該外殼內。

依據此燃料電池模組，包含成為高溫之內部構造的內殼可經由開口部而插入外殼內。亦即，只需以構成最外部之各壁部為外殼而構成單體，另包含電池堆而成為高溫之內部構造部則有別於外殼而以個別體組裝入內殼，將該組件插入外殼即可。藉此，框體當中成為高溫條件之內殼與成為相對低溫條件之外殼可適用異類材料。藉此，外殼材料可適用符合低溫條件之材料，可謀求成本的降低。此外，依據該構成，僅需以構成最外部之外殼確認氣密性即可，而可輕易地進行檢查。此外，即便是發生氣密不良之情況，由於外殼之內部為中空，故可輕易地進行修理。此外，由於構成最外部之外殼的開口部僅需設定於一部位，可減少使用昂貴密封材的部分。以上構成可壓低成本並容易確保氣密性。

依據本發明，可壓低成本並容易確保氣密性。

以下，針對本發明之較佳實施形態，參照圖式來詳細說明。此外，各圖中針對同一或對應部分係賦予同一符號，省略重複說明。

如圖1、圖2以及圖3所示，燃料電池模組1係 具備有：改質器2，係使用含氫燃料來產生改質氣體RG；電池堆3，係使用改質氣體RG以及氧化劑OX來進行發電；水氣化部4，係使得水產生氣化來生成供給於改質器2之水蒸氣；以及框體6，係收納改質器2、電池堆3、以及水氣化部4。於圖1、圖2以及圖3中雖未圖示，但於燃料電池模組1之下方係設有收納泵等輔機、控制機器等的框體。此外，於圖2以及圖3中雖顯示了各壁部之板厚，但於圖1中由於示意性顯示了氣流，故各壁部之板厚乃被省略。

含氫燃料係使用例如碳化氫系燃料。碳化氫系燃料係使用分子中含有碳與氫之化合物(亦可含有氧等其他元素)或是該等之混合物。碳化氫系燃料可舉出例如碳化氫類、醇類、醚類、生物燃料，此等碳化氫系燃料可適宜使用以往之石油-石炭等源自石化燃料者、合成氣體等之源自合成系燃料者、源自生質者。具體而言，碳化氫類可舉出甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、天然氣、LPG(液化石油氣)、都市氣體、城鎮氣體、汽油、石腦油、燈油、輕油。醇類可舉出甲醇、乙醇。醚類可舉出二甲基醚。生物燃料可舉出生物生成氣、生質乙醇、生質柴油、生質噴射引擎燃油。

氧化劑可使用例如空氣、純氧氣體(也可包含以通常去除手法難以去除之雜質)、富氧空氣。

改質器2係使用被供給之含氫燃料來產生改質氣體RG。改質器2係使用改質觸媒以改質反應來將含氫燃料加以改質而產生改質氣體RG。改質器2之改質方 式並無特別限定，可採用例如水蒸氣改質、部分氧化改質、自我熱改質、其他改質方式。改質器2係以可藉由後述燃燒熱來被加熱的方式配置於電池堆3上側。亦即，被導入電池堆3之燃料極側的改質氣體RG之原始氣體(off-gas，未反應改質氣體)係和被導入空氣極等氧化劑極側之空氣等氧化劑當中的未反應氧(未反應氧化劑氣體)一同被燃燒，改質器2受此燃燒熱所加熱。改質器2係將改質氣體RG供給於電池堆3之燃料極。

電池堆3係具有規則排列連結之被稱為SOFC(Solid Oxide Fuel Cells)之複數電池。各電池係以做為固體氧化物之電解質配置於燃料極與氧化劑極之間的方式來構成。電解質係由例如氧化釔安定化氧化鋯(YSZ)等所構成，於高溫下傳遞氧化物離子。燃料極係由例如鎳與YSZ之混合物所構成，使得氧化物離子與改質氣體RG中之氫進行反應來產生電子以及水。氧化劑極係由例如鑭鍶錳氧化物所構成，使得氧化劑OX中之氧與電子進行反應而產生氧化物離子。於本實施形態係以複數電池直立於底座7而朝同一方向整列為一列來連結之電池堆為例做說明。此外，此處係將複數電池直立於底座7而朝同一方向整列為一列進行伸延之方向稱為「電池之積層方向」，進行以下之說明。電池堆3係於底座7上面在和電池積層方向呈正交方向上相向地配置為二列。但是，電池堆3亦可配置為一列。電池堆3係和改質器2同樣地由原始 氣體之燃燒熱所加熱，保持在可發電之高溫狀態。

底座7與改質器2係以管8來連接著。從改質器2所供給之改質氣體RG係經由底座7而供給於電池堆3之各電池。於電池堆3未反應之改質氣體RG以及氧化劑OX係於電池堆3上部之燃燒部9進行燃燒。藉由於燃燒部9進行原始氣體之燃燒，改質器2以及電池堆3受到加熱且產生排氣EG。

水氣化部4係藉由將所供給之水加熱氣化來生成供給於改質器2之水蒸氣。於水氣化部4所生成之水蒸氣係例如使用貫通第1底壁部18而將水氣化部4與改質器2加以連接之配管(未圖示)而供給於改質器2。水氣化部4之水的加熱係例如回收改質器2之熱、燃燒部9之熱、或是排氣EG之熱等而使用發生於燃料電池模組1內之熱。於本實施形態，水氣化部4係配置於底部之排氣流路而成為回收排氣EG之熱的構成。

框體6係具有用以收納改質器2、電池堆3、以及水氣化部4之內部空間的長立方體狀的金屬製箱體。框體6係具備有：收納室11，係收納電池堆3；排氣流路12，係形成於收納室11外側，使得來自電池堆3之因原始氣體之燃燒所產生之排氣EG通過；氧化劑流路13，係使得氧化劑OX通過；以及各壁部，係形成收納室11、排氣流路12、氧化劑流路13。此外，於以下之說明中，將沿著電池堆3之電池積層方向(電池堆3之長邊方向)之方向定為框體6之「長度方向 D1」，將水平方向中和電池積層方向呈正交之方向定為框體6之「寬度方向D2」，將鉛直方向定為框體6之「上下方向D3」來進行以下之說明。

收納室11係形成於在寬度方向D2上相互對向之第1側壁部16,17以及連結於第1側壁部16,17之各下端部的第1底壁部18的內側。於收納室11，底座7係配置於第1底壁部18。此外，亦可於第1底壁部18與底座7之間配置隔熱材。為了使得燃燒部9所產生之排氣EG能通過，收納室11之上端部係呈現開口狀態。

排氣流路12係由下述構件所形成：第2側壁部21,22，係於寬度方向D2上分別配置於第1側壁部16,17之外側；第1上壁部23，係相對於第1側壁部16,17上端部配置於上側；以及第2底壁部24，係相對於第1底壁部18配置於下側。

第1上壁部23係連結於第2側壁部21,22之上端部，第2底壁部24係連結於第2側壁部21,22之下端部。第2側壁部21,22係相對於第1側壁部16,17離間地對向配置。第1上壁部23係相對於收納室11之上端部離間地對向配置。第2底壁部24係相對於第1底壁部18離間地對向配置。

排氣流路12係具有：於收納室11之上側開口部與第1上壁部23之間所形成之排氣流路12A,12B；於第2側壁部21,22與第1側壁部16,17之間所形成之排氣流路12C,12D；以及於第2底壁部24與第1底壁部 18之間所形成之排氣流路12E,12F。排氣流路12A,12B係將來自燃燒部9之排氣EG導向排氣流路12C,12D。排氣流路12C,12D係使得排氣EG往下方通過，而將該排氣EG之熱流經外側之氧化劑流路13C,13D而供給於氧化劑OX。排氣流路12E,12F係使得排氣EG朝向排氣管32沿水平方向通過，將該排氣EG之熱供給於水氣化部4。

氧化劑流路13係藉由下述構件所形成：第3側壁部26,27，係於寬度方向D2上分別配置於第2側壁部21,22之外側；第2上壁部28，係相對於第1上壁部23配置於上側；以及，第3底壁部29，係相對於第2底壁部24配置於下側。

第2上壁部28係連結於第3側壁部26,27之上端部，第3底壁部29係連結於第3側壁部26,27之下端部。第3側壁部26,27係相對於第2側壁部21,22離間地對向配置。第2上壁部28係相對於第1上壁部23離間地對向配置。第3底壁部29係相對於第2底壁部24離間地對向配置。

第1上壁部23於中央部形成有沿長度方向D1延伸之狹縫39，於該狹縫39插入有氧化劑供給構件36。氧化劑供給構件36係對電池堆3供給氧化劑OX。氧化劑供給構件36係以進入一對電池堆3間之間隙的方式延伸，內部具有氧化劑流路13K，且前端部具有貫通孔37,38。

氧化劑流路13係具有：於第2上壁部28與第1 上壁部23之間所形成之氧化劑流路13A,13B；於第3側壁部26,27與第2側壁部21,22之間所形成之氧化劑流路13C,13D；以及，於第3底壁部29與第2底壁部24之間所形成之氧化劑流路13G,13H。氧化劑流路13G,13H係使得來自給氣管31之氧化劑OX往水平方向擴展通過，導向氧化劑流路13C,13D。氧化劑流路13C,13D係使得氧化劑OX往上方通過，將該氧化劑OX以流經內側排氣流路12C,12D之排氣EG之熱來加熱。氧化劑流路13A,13B係使得氧化劑OX從寬度方向D2之外側往內側通過，流經氧化劑供給構件36之氧化劑流路13K而導向貫通孔37,38。

第3底壁部29係設有用以自未圖示之氧化劑供給部使得氧化劑流入氧化劑流路13之給氣管31。此外，於第2底壁部24設有對來自排氣流路12之排氣進行排氣之排氣管32。

側壁部16,17,21,22,26,27、上壁部23,28、以及底壁部18,24,29係延伸至長度方向D1上之框體6的端部6a,6b。框體6在長度方向D1之兩端部分別設有端壁部33,34。第3側壁部26,27、第2上壁部28、第3底壁部29、以及端壁部33,34係構成燃料電池模組1之外殼，確保相互連接部之密封性，並確保框體6內之氣密性。

其次，針對改質氣體RG、氧化劑OX、以及排氣EG之流動來說明。

以從外部所供給之含氫燃料以及來自水氣化部4 之水蒸氣而於改質器2產生之改質氣體RG係通過管8流入底座7，從底座7供給於電池堆3之各電池。改質氣體RG係從下方往上方流過電池堆3，一部分以原始氣體的形式用於燃燒部9所進行之燃燒。氧化劑OX係從外部經由給氣管31而被供給，於氧化劑流路13G,13H朝水平方向擴展，一邊以流經內側之排氣EG來加熱、一邊往上方通過氧化劑流路13C,13D。氧化劑OX係通過氧化劑流路13A,13B並流經氧化劑供給構件36之氧化劑流路13K，通過貫通孔37,38而供給至電池堆3，一部分用於燃燒部9所進行之燃燒。於燃燒部9產生之排氣EG係以排氣流路12A,12B導向排氣流路12C,12D，一邊對流經外側之氧化劑OX供給熱、一邊朝下方通過排氣流路12C,12D。排氣EG一旦到達底部則流入排氣流路12E,12F，一邊對水氣化部4供給熱、一邊通過排氣流路12E,12F。通過了排氣流路12E,12F之排氣EG係從排氣管32受到排氣。

如圖1~圖5所示般，本實施形態之燃料電池模組1係以框體6當中構成最外部壁部之構件為外殼50，以因收納電池堆3而成為高熱之部分為內殼60,70。藉此，燃料電池模組1係以內殼60,70做為組件80進行組裝，並將該組件80插入外殼50進行密封而構成。

外殼(外殼本體部)50係由第3側壁部26,27、第2上壁部28、第3底壁部29、以及端壁部34所構成。外殼50當中之第3側壁部26,27、第2上壁部28以及第3底壁部29從長度方向D1(第1方向)觀看 係包圍第1內殼而構成外周壁部。外殼50在長度方向D1之一端部50b係以端壁部34所密封，而於另一端部50a形成開口部55(參見圖4)。開口部55係呈現矩形狀，寬度方向D2之大小相當於第3側壁部26與第3側壁部27之間的距離，上下方向D3之大小相當於第2上壁部28與第3底壁部29之間的距離。於開口部55之周圍、亦即外殼50之端部50a係形成有朝外側擴展之凸緣部51、52、53、54。另相對於凸緣部51、52、53、54裝設有有別於外殼(外殼本體部)50而發揮蓋體功能的端壁部33。藉此確保外殼50內部之氣密性。做為蓋體之端壁部33可藉由和密封材一同螺固而裝設於外殼50，也可藉由熔接來裝設於外殼50。

第1內殼60係由第2側壁部21,22、第1上壁部23、第2底壁部24所構成。此等壁部從長度方向D1觀看係包圍第2內殼70以及電池堆3而構成第1內周壁部。此外，第1內殼60於長度方向D1之兩側端部60a,60b呈現開口。於第1內殼60之端部60a係形成有往外側擴展之凸緣部61、62、63、64。於第1內殼60之端部60b係形成有往外側擴展之凸緣部66、67、68、69。此等凸緣部61~64、66~69係以在外殼50與內殼(第1內殼60)之間形成空隙的方式發揮內殼(第1內殼60)對外殼50進行定位之定位構件的功能。

第2內殼70係由第1側壁部16,17、第1底壁部18所構成。此等壁部從長度方向D1觀看係包圍電池 堆3而構成第2內周壁部。此外，第2內殼70係往上方開口，且於長度方向D1之兩側的端部70a,70b也形成開口。於第2內殼70之端部70a係形成有往外側擴展之凸緣部71、72、74。於第2內殼70之端部70b係形成有往外側擴展之凸緣部76、77、79。

第1內殼60、第2內殼70、氧化劑供給構件36、改質器2、電池堆3、水氣化部4、底座7、管8係有別於外殼50而做為其他組件80來組裝。第1內殼60與第2內殼70係將相互接觸之部分(例如後述凸緣部等)加以熔接來固定。藉此，可維持各零件之位置精度(例如電池堆3之電池與氧化劑供給構件36和貫通孔37,38之位置精度)的狀態。

第1內殼60從長度方向D1觀看係以被外殼50之開口部55所包圍的方式來配置。第1內殼60為組件80當中配置於最外側之零件，但由於該第1內殼60係處在被外殼50之開口部55所包圍的大小、位置關係，故可使得組件80全體經由開口部55而收納於外殼50中。此外，藉由於第1內殼60之第2側壁部21,22、第1上壁部23、第2底壁部24和外殼50之第3側壁部26,27、第2上壁部28、第3底壁部29之間形成間隙(空隙)來形成氧化劑流路13。

第2內殼70從長度方向D1觀看係以被第1內殼60所包圍的方式來配置。此外，藉由於第2內殼70之第1側壁部16,17、第1底壁部18和第1內殼60之第2側壁部21,22、第1上壁部23、第2底壁部24之 間形成間隙(空隙)來形成排氣流路12。

氧化劑流路13以及排氣流路12係藉由內殼60,70之凸緣部而於盒體彼此間設置間隙來形成。藉此，無需特別的位置調整，即便僅以將第2內殼70組裝於第1內殼60之作業，仍能利用凸緣部來確保適切的大小之間隙，可輕易地形成排氣流路12。此外，無需特別的位置調整，即便僅以將第1內殼60組裝於外殼50之作業，仍能利用凸緣部來確保適切的大小之間隙，可輕易地形成氧化劑流路13。

具體而言，從第2側壁部21往外側延伸之凸緣部61,66係延伸至第3側壁部26為止。從第2側壁部22往外側延伸之凸緣部62,67係延伸至第3側壁部27為止。從第1上壁部23往上側延伸之凸緣部63,68係延伸至第2上壁部28為止。從第2底壁部24往下側延伸之凸緣部64,69係延伸至第3底壁部29為止。藉此，凸緣部61、62、63、64、66、67、68、69係於第1內殼60與外殼50之間設置間隙，形成氧化劑流路13。此外，凸緣部61、62、63、64、66、67、68、69之前端部可和外殼50之各壁部以及做為蓋體之端壁部33做直接接觸，也可在外殼50以及做為蓋體之端壁部33之間介設隔熱材、密封材。

第1側壁部16往外側延伸之凸緣部71,76係延伸至第2側壁部21為止。第1側壁部17往外側延伸之凸緣部72,77係延伸至第2側壁部22為止。從第1底壁部18往下側延伸之凸緣部74,79係延伸至第2底壁 部24為止。藉此，凸緣部71、72、74、76、77、79係於第2內殼70與第1內殼60之間設置間隙而形成排氣流路12。凸緣部71、72、74、76、77、79之前端部以和第1內殼60之各壁部做直接接觸並以熔接來固定為佳。此外，亦可於第1內殼60之間介設隔熱材、密封材。

外殼50與第1內殼60並未藉由熔接、螺固等來直接固定，而是成為個個別體。亦即，外殼50與組件80並未藉由熔接、螺固等來直接固定，而是成為個個別體。例如，於第1內殼60之凸緣部61、62、63、64、66、67、68、69之前端部與外殼50之各壁部之間並未施以熔接。此外，內殼60,70之端部並未和外殼50之端壁部34以熔接、螺固等來固定。組件80係插入於外殼50後，以做為蓋體之端壁部33來密封，將組件80朝長度方向D1抵壓，而於外殼50內受到支撐。藉此，並未和外殼50做直接固定而是成為個別體的組件80在外殼50內不會搖晃而可被支撐。此時，亦可藉由於組件80之端部(內殼60,70之端部60b,70b)與外殼50之端壁部34之間夾入密封材、隔熱材，並於組件80之端部(內殼60,70之端部60a,70a)與做為蓋體之端壁部33之間夾入密封材、隔熱材，來使得抵壓力容易產生。此外，此處當使用密封材之情況，由於構成最外壁部分之外殼50與蓋體的端壁部33之間並未被要求相當程度的密封性，故亦可適用較低成本的密封材。

外殼50以及內殼60,70以藉由彎折加工來形成為佳。亦即，將一片板裁切為既定形狀並進行彎折，而彎折部以外的部分則藉由熔接來形成外殼50以及內殼60,70。外殼50以及內殼60,70，至少各壁部(凸緣部以外的部分)以將一片板加以彎折加工來形成為佳。此外，外殼50以及內殼60,70亦可包含凸緣部(其中，亦可對藉由彎折加工所必然形成之間隙施以填埋加工。詳細將於後述)以將一片板加以彎折加工來形成。或是，亦可將各壁部分別裁切成為適當的大小而將各壁部加以組裝並熔接。或是，亦可對一部分做彎折加工而將一部分做熔接(例如，外殼50之情況，周壁部係以彎折加工來形成，端壁部34係以熔接來裝設)。

外殼50之凸緣部51、52、53、54、第1內殼60之凸緣部61、62、63、64、66、67、68、69、第2內殼70之凸緣部71、72、74、76、77、79可將構成各盒體周壁部之板的端部加以彎折加工來形成，也可使用熔接來形成，亦可將彎折加工以及熔接加以組合形成。例如，將構成各盒體周壁部之板的端部加以彎折加工之情況，由於在邊角部(例如凸緣部51與凸緣部53之間)產生間隙，可於該間隙熔接邊角構件CP來填埋(參見圖4以及圖5)。此外，亦可不熔接邊角構件，而是將形成於邊角部之間隙以密封材等來確保氣密性。或是，亦可熔接裝設可包圍外殼50之開口部55的矩形框狀構件(或是於各邊成為另外構件)來形 成凸緣部。

外殼50與內殼60,70以不同的材料為佳。亦即，外殼50和因於電池堆3之燃燒而成為高溫之內殼60,70並非以熔接、螺固等來直接固定，而是成為個別體，故外殼50可使用不要求高耐熱性之廉價的材料。例如，外殼50可適宜使用SUS304、SUS316。內殼60,70可適宜使用SUS310S、NCA1。但是，亦可使用相同材料。

其次，針對本實施形態之燃料電池模組1之作用、效果來說明。

首先，基於比較起見，以往之燃料電池模組100之構成係參見圖6以及圖7(a)來說明。燃料電池模組100之框體106係使得形成各流路之各壁部以熔接固定於基座110來構成。基座110係由底壁部18,24,29、第2側壁部21,22之下端部分21a,22a、第3側壁部26,27之下端部分26a,27a所構成。此外，於既定位置也具有氧化劑以及用以通排氣之貫通孔。於如此之基座110之上面係裝設側壁部16,17,21,22,26,27、上壁部23並熔接來一體化。於最外部之上面、以及長度方向D1之兩端面係形成開口部，將該三部位之開口部以發揮蓋體功能之第3上壁部28、端壁部33,34來密封。

以往燃料電池模組100的構造，為了避免異類材料熔接造成熔接破裂等不佳情況，故以熔接來一體化之壁部全部必須採用可符合成為最高溫之最內部溫度 條件的金屬材料。亦即，即便對於原本相較於最內部是在低溫下使用之最外側壁部(此處為第3側壁部26,27、第3底壁部29)也必須使用過高品質的材料。此外，此種從最內部到最外部以熔接來一體化之構造並無法輕易檢查，此外，即便發現有某一部分出現氣密不良，亦難以達成漏洩部位之特定、修理，此為問題所在。此外，由於框體106全體要求氣密性，故開口部以蓋體(此處為第2上壁部28、端壁部33,34)所密封之部分必須使用昂貴的密封材。以往之燃料電池模組100之框體106由於三面都有開口部，故存在許多需要昂貴密封的部分，而有成本變高的問題。此外，由於蓋體以外的所有壁部相對於基座110係以熔接來一體化之構造，故會累積熔接所致之應變，而於後製程之最外部壁部(此處為第3側壁部26,27)的熔接時有難以維持製作精度的問題。

本實施形態之燃料電池模組1，框體6係具備有外殼50、於該外殼50之間形成間隙的第1內殼60，外殼50於一端部50a具有開口部55，且第1內殼60係圍繞著該開口部55。藉此，可將包含成為高溫之內部構造(電池堆3等)的第1內殼60從長度方向D1經由開口部55而插入外殼50內。亦即，構成最外部之各壁部以單體來構成外殼50，另一方面，包含電池堆3之成為高溫的內側構造係相對於外殼50以個別體來構成組件80，而將該組件80插入外殼50即可(參見圖7(b))。藉此，框體6當中成為高溫條件之組件 80側的構件(內殼60,70等)與成為相對低溫條件之外殼50能適用異類材料。藉此，外殼50之材料可適用符合低溫條件之材料，以謀求成本之降低。此外，依據該構成，只需針對構成最外部之外殼50來確認氣密性即可，可輕易地進行檢查。此外，即便發生氣密不良之情況，由於外殼50之內部為中空，而可輕易進行修理。此外，由於構成最外部之外殼50之開口部55僅需設置一部位，而可減少使用昂貴密封材的部分。藉此，可壓低成本並容易確保氣密性。此外，能對於外殼50與構成組件80之其他構件分別進行製作精度之管理、修正。

此外，內殼60,70係具有往外側延伸之凸緣部。藉由以各凸緣部來確保第1內殼60與外殼50之間之間隙、以及第2內殼70與第1內殼60之間之間隙，能以組裝組件80之作業以及組件80插入於外殼50之作業來同時進行間隙大小之調整。

此外，藉由第1內殼60與外殼50之間之間隙來形成通過氧化劑之氧化劑流路13，藉由第2內殼70與第1內殼60之間之間隙來形成排氣流路12。藉此，可將流經高溫排氣之排氣流路12相對於第1內殼60配置於內側。外殼50所接觸之流路中可流通比排氣來得低溫之氧化劑。

此外，本實施形態之燃料電池模組，外殼50與內殼60,70係以不同材料形成，外殼50之材料可藉由適用符合低溫條件之材料來謀求成本之降低。

此外，本實施形態之燃料電池模組，由於外殼50、第1內殼60、第2內殼70係將一片板加以彎折加工而形成，故可輕易形成各盒體，且可藉由降低熔接部位來確保氣密性，並提高組裝精度。

本發明不限於上述實施形態。只要構成最外部之外殼具有開口部，並可將內殼插入該開口部之構成即可，組件內之構成、各壁部與流路等構成也可適宜變更。

此外，內殼60,70之凸緣部構成不限於上述實施形態所示者，亦可適宜變更。此外，亦可不藉由凸緣部來形成盒體彼此之間隙。例如可於盒體彼此之間夾入分隔件來形成間隙。

此外，上述實施形態，如圖4所示，外殼本體部50係由側壁部26,27、上壁部28、底壁部29以及端壁部34所構成，以對向於端壁部34之端面為開口部55，於組件80(包含內殼60,70)插入後，利用相對於外殼本體部50係成為個別體而發揮蓋體功能的端壁部33來封閉。但是不限定於此，也可為以下構成。

例如，如圖8所示，外殼本體部50係由側壁部27、上壁部28、底壁部29以及端壁部33,34所構成，以對向於側壁部27之側面為開口部55，於組件80(包含內殼60,70)插入後，以相對於外殼本體部50係成為個別體而發揮蓋體功能之側壁部26來封閉。

或是，如圖9所示，外殼本體部50係由側壁部26,27、底壁部29以及端壁部33,34所構成，以對向於 底壁部29之上面為開口部55，於組件80(包含內殼60,70)插入後，以相對於外殼本體部50係成為個別體而發揮蓋體功能之上壁部28來封閉。

但是，基於相對縮小開口部55而謀求密封材之減少、密封作業之效率化的觀點，以圖4所示構成為所希望者。亦即，外殼本體部50之開口部55係在未和內殼(第1內殼60)周壁部相對之外殼50兩端面當中其中一端面形成，從內盒體(第1內殼60)往外殼50內之插入方向來看，於外殼50與內殼(第1內殼60)之間形成空隙即可。

此外，於上述實施形態，含氫燃料係使用例如碳化氫系燃料，藉由改質器2來改質成為富含氫之改質氣體而供給於電池堆3之燃料極，但含氫燃料也可使用純氫。於此情況，可省略改質器2而從框體6外之氫槽等對電池堆3之燃料極直接供給含氫燃料。

從以上可知，圖示實施形態充其量不過是例示本發明，本發明除了由所說明之實施形態直接展示者，當然也包含於申請專利範圍內由業界人士所為各種改良、變更。

1‧‧‧燃料電池模組

2‧‧‧改質器

3‧‧‧電池堆

4‧‧‧水氣化部

6‧‧‧框體

11‧‧‧收納室

12‧‧‧排氣流路

13‧‧‧氧化劑流路

16,17‧‧‧第1側壁部(第2內周壁部)

18‧‧‧第1底壁部(第2內周壁部)

21,22‧‧‧第2側壁部(第1內周壁部)

23‧‧‧第1上壁部(第1內周壁部)

24‧‧‧第2底壁部(第1內周壁部)

26,27‧‧‧第3側壁部(外周壁部)

28‧‧‧第2上壁部(外周壁部)

29‧‧‧第3底壁部(外周壁部)

50‧‧‧外殼

60‧‧‧第1內殼

61,62,63,64,66,67,68,69‧‧‧凸緣部

70‧‧‧第2內殼

71,72,74,76,77,79‧‧‧凸緣部

80‧‧‧組件

圖1係本發明之實施形態之燃料電池模組之概略構成圖。

圖2係沿圖1所示II-II線之截面圖。

圖3沿係圖1所示III-III線之截面圖。

圖4係顯示外殼構成之展開立體圖。

圖5係顯示組件構成之展開立體圖。

圖6係以往之燃料電池模組之概略構成圖。

圖7係顯示以往之燃料電池模組與本發明之實施形態之燃料電池模組之組裝製程之概念圖。

圖8係顯示本發明之變形例1之展開立體圖。

圖9係顯示本發明之變形例2之展開立體圖。

1‧‧‧燃料電池模組

2‧‧‧改質器

3‧‧‧電池堆

4‧‧‧水氣化部

6‧‧‧框體

7‧‧‧底座

8‧‧‧管

9‧‧‧燃燒部

11‧‧‧收納室

12,12A~12F‧‧‧排氣流路

13,13A~13D,13G,13H,13K‧‧‧氧化劑流路

18‧‧‧第1底壁部

21,22‧‧‧第2側壁部(第1內周壁部)

23‧‧‧第1上壁部(第1內周壁部)

24‧‧‧第2底壁部(第1內周壁部)

26,27‧‧‧第3側壁部(外周壁部)

28‧‧‧第2上壁部(外周壁部)

29‧‧‧第3底壁部(外周壁部)

31‧‧‧給氣管

32‧‧‧排氣管

36‧‧‧氧化劑供給構件

37,38‧‧‧貫通孔

39‧‧‧狹縫

50‧‧‧外殼

60‧‧‧第1內殼

70‧‧‧第2內殼

80‧‧‧組件

Claims (7)

1. 一種燃料電池模組，係具備有：電池堆，係使用含氫燃料以及氧化劑進行發電；以及框體，係收納該電池堆；其特徵在於：該框體係具備有：內殼，係具有包含上面、下面以及相互對向之側面的周壁部，其內部收納該電池堆；以及外殼，係收納該內殼，且於與該內殼之該周壁部之間形成空隙，以該空隙來形成使得該氧化劑通過之氧化劑流路；該外殼係由長方體狀而1面成為開口部之外殼本體部以及覆蓋該開口部之蓋體所構成；該內殼係從該開口部插入而配置於該外殼內。
2. 如申請專利範圍第1項之燃料電池模組，其中該外殼本體部之開口部係形成於未和該內殼之該周壁部相對之該外殼兩端面當中的一端面；從該內盒體往該外殼內之插入方向來觀看，係於該外殼與該內殼之間形成該空隙。
3. 如申請專利範圍第1項之燃料電池模組，其中該框體係進一步具備有定位構件，係以於該外殼與該內殼之間形成該空隙的方式來對該外殼定位該內殼。
4. 如申請專利範圍第3項之燃料電池模組，其中該定位構件係形成於該內殼而從該內殼之該周壁部往該外殼側延伸之凸緣部。
5. 如申請專利範圍第1項之燃料電池模組，其中 該內殼之構成包括：第1內殼，係具有該周壁部；以及第2內殼，係收納於該第1內殼內而收納該電池堆；該第2內殼係於與該第1內殼之該周壁部之間形成使得來自該電池堆之原始氣體因燃燒所產生的排氣通過之排氣流路。
6. 如申請專利範圍第5項之燃料電池模組，係進一步具備將該含氫燃料加以改質並供給於該電池堆之改質器；該改質器係配置於該電池堆之上方，連同該電池堆收納於該第2內殼內。
7. 如申請專利範圍第1項之燃料電池模組，其中該外殼與該內殼係以不同材料所形成。